Giáo trình Kỹ thuật thi công công trình hạ tầng: Phần 1

S Ở GIÁO DỤC VÀ Đ À O TẠO HÀ N Ộ I

G

K

ỹ

t

h

u

ậ

t

I

t

Á

h

O

i

T R Ì N

C

ộ

n

g

công trinh hạ táng
DÙNG TRONG CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC CHUYÊN NGHIÊP



SỞ G I Á O DỤC VÀ Đ À O TẠO H À N Ộ I
KS. VŨ VÃN THINH

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT THI CÔNG
CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG
(Dùng trong các trường THCN)

ĐẠI HỌC THẢI NGUYÊN
TRUNG TẮM.HỌC LĨỆƯ

N H À X U Ấ T B Ả N H À N Ộ I - 2006

Lời giới thiêu

X Tước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện
Ì V đại hóa nhằm đưa Việt Nam trở thành nước công
nghiệp văn minh, hiện đại.
Trong sự nghiệp cách mạng to lớn đó, công tác đào tạo
nhân lực luôn giữ vai trò quan trọng. Báo cáo Chính trị của
Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam tại
Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX đã chỉ rõ: "Phát triển
giáo dục và đào tạo là một trong những động lực quan trọng
thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, là điều
kiện để phát triển nguồn lực con người - yếu tố cơ bản để
phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững".
Quán triệt chủ trương, Nghị quyết của Đảng và Nhà nước
và nhận thức đúng đắn về tầm quan trọng của chương trình,
giáo trình đối với việc nâng cao chất lượng đào tạo, theo đề
nghị của Sỏ Giáo dục và Đào tạo Hà Nội, ngày 231912003,
ủy ban nhân dán thành phố Hà Nội đã ra Quyết định số
5620IQĐ-UB cho phép sỏ Giáo dục và Đào tạo thực hiện đề
án biên soạn chương trình, giáo trình trong các trường Trung
học chuyên nghiệp (THCN) Hà Nội. Quyết định này thể hiện
sự quan tâm sâu sắc của Thành ủy, UBND thành phố trong
việc nâng cao chất lượng đào tạo và phát triển nguồn nhăn
lực Thủ đô.
Trên cơ sở chương trình khung của Bộ Giáo dục và Đào
tạo ban hành và những kinh nghiệm rút ra từ thực tế đào tạo,
Sỏ Giáo dục và Đào tạo đã chỉ đạo các trường THON tổ chức
biên soạn chương trình, giáo trình một cách khoa học, hệ

3

thống và cập nhật những kiến thức thực tiễn phù hợp với đối
tượng học sinh THCN Hà Nội.
Bộ giáo trình này là tài liệu giảng dạy và học tập trong
các trường THCN ở Hà Nội, đồng thời là tài liệu tham khảo
hữu ích cho các trường có đào tạo các ngành kỹ thuật - nghiệp
vụ và đông đảo bạn đọc quan tâm đến vấn đề hướng nghiệp,
dạy nghề.
Việc tổ chức biên soạn bộ chương trình, giáo trình này
là một trong nhiều hoạt động thiết thực cùa ngành giáo dục
và đào tạo Thù đô để kỷ niệm "50 năm giải phóng Thủ đô ",
"50 năm thành lập ngành " và hướng tới kỷ niệm "1000 năm
Thăng Long - Hà Nội".
Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội chân thành cảm ơn Thành
ủy, UBND, các sỏ, ban, ngành của Thành phố, Vụ Giáo dục
chuyên nghiệp Bộ Giáo dục và Đào tạo, các nhà khoa học, các
chuyên gia đầu ngành, các giảng viên, các nhà quàn lý, các
nhà doanh nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ, đóng góp ý kiến,
tham gia Hội đồng phản biện, Hội đồng thẩm định và Hội
đồng nghiệm thu các chương trình, giáo trình.
Đáy là lần đầu tiên sỏ Giáo dục và Đào tạo Hà Nội tổ
chức biên soạn chương trình, giáo trình. Dù đã hết sức cố
gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, bất cập.
Chúng tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn
đọc để từng bước hoàn thiện bộ giáo trình trong các lấn tái
bản sau.

GIÁM ĐỐC SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ì
Ì
I,
Ị

í

Lời nói đ ầ u

Đ i

đáp ứng nhu cầu về tài liệu phục vụ cho giảng dạy của giáo viên
và học tập của học sinh, Trường Trung học Xây dựng Hà Nội được
Sà Giáo dục và Đào tạo Hà Nội giao nhiệm vụ tố chức biên soạn giáo trình
"Kỹ thuật thi công công trình hạ tầng " dùng cho chuyên ngành "Kỹ thuật xây
dựng hạ tầng " của các trường trung học thuộc khối xây dựng.
Nội dung giáo trình đã được cập nhật một số công nghệ thi công tiên tiến.
Những công nghệ này đã và đang được áp dụng rộng rãi ở Việt Nơm, đặc biệt
là các công trình xây dựng trên địa bàn của thít đô Hà Nội. Ngoài ra giáo
trình đề cập đến mộ! số lĩnh vực xây dựng khác, đó là xây dựng hệ thống
dường giao thông. Điêu này giúp học sinh sau khi ra trưởng về làm việc tại
các đơn vị thi công có thể làm tốt chức năng kỹ thuật viển ngành xây dựng
công trình dân dụng và công trình giao thông.
Tác giá xin chân thành cám ơn ban lãnh đạo sở Giáo dục và Đào tạo Hà
Nội, Phòng Giáo dục chuyên nghiệp, PGS. Lê Kiều Chủ nhiệm bộ môn Thi
công Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, TS. Trịnh Quang Vinh - phó hiệu
trưởng Trường Cao đẳng Xây dụng số Ì Bộ xây dựng, Ttĩ.s Lê Công Chính
Phó chủ nhiệm bộ môn Thi công Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội dã tạo
điều kiện giúp đỡ, cung cấp tài liệu và đóng góp nhiêu ý kiến quý báu để giáo

trình sớm được hoàn thành.
Do sách xuất bán lần đầu, không thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận
được sự góp ý của bạn đọc.

TÁC GIÀ

5



Phần Ì
THỈ CÔNG HẠ TẦNG CÁC CÔNG
TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG

Chương mở đầu
MỘT SỐ KHÁI NIỆM Cơ BAN
VỀ CÔNG TÁC ĐẤT

Mục tiêu:
Trang bị cho người học những kiến thức chung và cơ bản về thi công các công tác
đất. Trên cơ sỏ đó. sau khi học tiếp các phần sau để có thể chủ động lập phương án
thi công đất.
Nội dung tóm tắt (trọng tâm):
- Cách phân cấp đất đá.
- Các tinh chất của đất có liên quan đến kĩ thuật thi còng.
- Xác định khối lượng đất trong thi công đào đắp đất.
ì. CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH VÀ DẠNG THI CÔNG ĐẤT
1. Các loại công trình đất
Khi thi công bất kỳ công trình xây dựng nào cũng phải tiến hành công tác
đất. Tuy quy mô công trình lớn hay nhỏ mà khối lượng công tác đất có thể

nhiều hay ít.
7


Dựa vào đặc tính kỹ thuật, thời gian sử dụng, hình dáng... công tác đất
được chia ra các dạng sau:
1.1. Loại công trình vĩnh cửu
Nền đường (bộ, sắt), kênh mương, hồ chứa, nền sân vận động.
2.2. Loại công trình tạm thời
Là loại chỉ sử dụng trong thời gian xây dựng ngắn như: hố móng, rãnh
thoát nước, rãnh đặt các đường ống, đường tránh, loại này thường là những
công trình tập trung.
2. Các dạng thi công đất
Trong thi công đất, ta thường gặp các dạng công tác chính sau:
L I . Đào
Là lấy từ mặt đất tự nhiên một số lớp cho đến cao độ thiết kế.
1.2. Đáp
Là tăng độ cao mặt đất tự nhiên đến độ cao thiết kế.
1.3. San
Tạo ra khu đất phang. Trong san bao gồm cả công tác đào và đắp.
1.4. Bóc (hớt)
Là lấy một lớp đất mỏng không cần sử dụng trên mặt đất tự nhiên. Ví dụ:
Hớt lớp đất bùn, đất thực vật, đái ô nhiễm. Hớt đất là đào đất nhưng không
theo độ cao nhất định mà theo độ dàv của lớp đất lấy đi.
1.5. Lấp
Là làm cho chỗ đất trũng có độ cao bằng khu vực xung quanh.
1.6. Đầm
Là làm chặt nền đất, làm cho nền không bị lún, đảm bảo đặc chắc.
li. PHÂN CẤP ĐẤT
1. Theo thi công đất bằng thủ công

Chia làm 4 cấp (9 nhóm) dựa vào dụng cụ thi công đất độ khó khăn khi
thi công phải dùng công cụ gì. Cấp đất càng cao càng khó thi cõng. mức chi
phí công nhân càng lớn. Bảng M-l.
8


Bàng phân cấp đối theo thi công thù công

Bảng M - l .

Cáp
đất

Nhóm
đất

Tên đất

Dụng cụ tiêu
chuẩn xác định
cấp đất

1

2
1

3

4

- Đất phù sa, đất bổi, đất màu, đất mùn,
đất đen, hoàng thổ.
- Đất đồi sụt lở hoặc đất từ nơi khác đem
đến đổ chưa bị lèn chặt.
- Đất cát pha đất thịt, đất thịt mềm, đất thịt
pha cát, đất cát pha sét, đất cát lẫn sỏi
cuội, gạch vụn, xỉ, mùn rác.
- Đất đồi sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến
đổ đã bị nén chật nhưng chưa đạt tới trạng
thái nguyên thổ.
- Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất đen, đất
hoàng thổ toi xốp có lẫn gốc rẻ cây, mùn
rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh sành tới 10%
thể tích hoặc 50-100kg trong Im .

Dùng xẻng xúc
đất dễ dàng.

ì

2

Dùng xẻng cải
tiến ấn mạnh tay
xúc được.

3

- Đất sét pha cát, đất sét pha đất thịt, sét

mềm, sét trắng, sét mịn hạt.
- Đất cát pha đất thịt, cát pha sét lẫn rễ
cây, sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc đến 10%
thể
tích hoặc 50-100 kg trong Im'.
3
- Đất cát, đất đen, đất mùn có lẳn sỏi đá,
mảnh vụn kiến trúc, mùn rác, gốc rề cây
từ 10-20% thế tích hoác 150-300kg trong
Im ,
- Đất cát có lượng ngậm nước lớn trọng
lượng 1.7 T/m trớ lèn.
- Đá phong hoa già đã biến thành đất tơi
... xốp.

Dùng xẻng cải
tiến đạp bình
thường đất đã
ngập xẻng.

5

3

9


1

2

4

- Đất thịt, đất sét nặng, đất sỏi nhỏ, đất Dùng cuốc bàn để
gan gà mềm.
cuốc và dùng
- Đất mặt sườn dổi có nhiều cò lần cây xèng đế xúc.
sim, mua, rành rành hoặc sỏi đá rễ cây.
- Đất thịt hoặc sét mềm có lẫn sỏi, đá,
gạch vụn, mùn rác, mảnh sành (từ 10-25%
thể tích).
- Đất cát lẫn sỏi, đá gạch vụn, xỉ, mảnh
sành, rễ cây(từ 25-50% thể tích)

5

- Đất thịt màu xám. đất mặt sườn đổi, có ít Dùng cuốc bàn
sỏi, đất đỏở đồi núi, đất sét lẫn sỏi non, cuốc được.
đất cao lanh trắng.
- Đất sét trắng kết cấu chật lẫn với mảnh
vụn kiến trúc hoặc gốc rễ cây tới 10% thế
tích hoặc 50-I50kg trong Im .
- Đất gan gà cứng, đất thịt cứng, đất sét
cứng lẫn sỏi đá, mành vụn kiến trúc từ 2535% thể tích hoặc 300-500kg trong Im'.
- Đất cái lẫn sỏi đá. gạch vụn, xỉ. mảnh
sành rễ cây( trên 50% thế tích ).

li

HI

4

3

6

1

- Đất sét, đất nâu rắn chắc cuốc ra chỉ
được từng hòn nhỏ.
- Đất chua, đất kiềm thổ cứng.
- Đất mặt đê. mặt đường cũ.
- Đất mặt sườn đồi lần sỏi đá. có sim mua,
rành rành mọc dày.
- Đất sét kết cấu chặt lẫn sỏi cuội. mảnh
vụn kiến trúc, gốc rề câv >10% đến 20%
thế tích hoặc 150-300kg trong Im .
- Đá vôi phong hoa già nằm trong dãi
đào ra từng mảng được. Khi còn trong
đất tương đối mềm. đào ra rắn lạo xạo.
đập vỡ vụn như xi.
.
1

10

Dùng cuốc bàn,
cuốc chối tay,
phải dùng cuốc

chim to lưỡi để
đào.


1

2

3

7

- Đất đồi lẫn từng lớp sỏi từ 25-35% lần
đá tảng đến 20% thế tích.
- Đất mặt đường đá dăm hoặc đường đất
rải mảnh sành gạch vỡ.

4

- Đất cao lanh, đất sét, đất sét kết cấu chặt
lẫn mảnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây từ 2030% thể tích hoặc > 300kg đến 500kg
trong Im'.

8

IV

9

- Đất lẫn đá tảng > 20% đến 30% thế tích.

- Đất mặt đường nhựa hỏng.
- Đất lẫn vỏ loài trai, ốc (đất sò), đất kết
dính chật tạo thành tảng được (vùng ven
biển thường đào đế xây tường).
- Đất lẫn đá bọt.

Dùng cuốc chim
nhỏ lưỡi nặng >
2.5kg hoặc dùng
xá beng đào được.

- Đất lẫn đá tảng > 30% thể tích cuội sỏi Dùng xà beng,
giao kết bởi đất sét.
chòng búa mới
- Đất có lẫn từng vỉa đá, phiến đá ong xen đào được.
kẽ (loại đá khi còn trong lòng đất tương
đối mềm).
- Đất sỏi đỏ rắn chắc.

2. Theo thi công bằng cơ giói
Chia đất làm bốn cấp căn cứ vào năng suất của máy đào một gầu (xem
bảng M-2).
HI. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐÁT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ
ĐẾN KỸ THUẬT THI CÔNG
1. Độ ẩm của đất (W)
Là tỷ lệ tính theo % của nước chứa trong đất.
11


Độ ẩm của đất xác định theo công thức:

G G
w% = — — X 100(%)
o
G

Trong đó G, G tươngứng là trọng lượng tự nhiên và trọng lượng khô của
mầu thí nghiệm.
0

Căn cứ và độ ẩm người ta chia đất làm 3 loại:
+ Đất ướt có w > 30%.
+ Đất ẩm có 5% < w < 30%.
+ Đất khô có w < 5%.
Báng phân cấp đất theo thì còng cơ giới.

Bảng M-2.

Cấp đất

Tên các loại đất

Dụng cụ tiêu chuẩn
xác định

1

2

3

ì

- Đất cất, đất phù sa cát bồi, đất màu, đất
đen. đất mùn, đất cát pha sét, đất sét, đất
hoàng thổ, đất bùn. Các loại đất trên có lẫn
sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh
trai từ 20% trờ lại không có rễ cây to, có độ
ẩm tự nhiên dạng nguyên thổ hoặc tơi xốp,
hoặc từ nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt
lự nhiên. Cát mịn, cát vàng có độ ẩm tự
nhiên, sỏi dà dăm, đá vụn đổ thành đống.

li

- Gồm các loại đất cấp ì có lẫn sỏi sạn, Dùng mai xẻng xắn
mảnh sành. gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ được miếng mòng.
30% trớ lên, không lẫn rễ cây to, có độ ấm
tư nhiên hay khô. đất á sét. cao lanh mảnh
sành. mảnh chai vỡ không quá 20%. Dạng
nguyên thổ hoặc nơi khác đổ đến đã bị nén
tự nhiên có dỏ ẩm tự nhiên hoặc khô rắn.

12


HI

- Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét Dùng cuốc chim mới
đỏ, đất đổi núi lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh cuốc được.
chai vỡ từ 20% trờ lên có lẫn rễ cây. Các

loại đất trên có trạng thái nguyên thổ, có độ
ẩm tự nhiên hoặc khỏ cứng, hoặc đem đổ từ
nơi khác đến có đầm nén.

IV

- Các loại đất trong đất cấp IU có lẫn đá
hòn, đá tảng, đá ong, đá phong hoa, đá vôi
phong hóa có cuội sỏi dính kết bời đá vôi,
xít non, đá quặng các loại nổ mìn vỡ nhỏ.

Độ ẩm của đất ảnh hưởng tới năng suất lao động khi thi công đất, đất ưốt
quá hay khô quá đều làm cho thi công khó khăn và ảnh hưởng tới chất lượng
của công trình đất.
Có thế xác định trên hiện trường một cách đơn giản: Bốc đất lẽn tay rồi
nắm chặt lại rồi buông ra. Nếu đất rời ra là khô, đất giữ được hình dạng nhưng
tay không ướt là ẩm, đất dính bết vào tay hoặc làm ướt tay là đất ướt.
Ngoài ra người ta còn chia đất làm 3 trạng thái:
+ Đất hút nước: Đất bùn, đất thịt, đất màu.
+ Đất ngậm nước: Đất thịt, đất hoàng thổ.
+ Đất thoát nước: Cát, cuội, sỏi.
2. Độ tơi xấp của đất (K)
Là khả năng thay đổi thể tích trước và sau khi đào.
Đất nằm nguyên ở vị trí của nó trong vỏ trái đất gọi là "Đất nguyên thể".
Đất đã được đào lên là đất tơi xốp và sau khi đào độ tơi xốp ban đầu xác
định theo công thức.
V -V
K =
— X 100(%)
Trong đó:

V : Là thể tích đất nguyên thể.
V: Là thể tích đất sau khi đào lên.
0

13


Người ta phân làm hai trạng thái tơi xốp:
Trạng thái tơi xốp ban đẩu: là độ tơi xốp khi đất đào lên chưa đám nén (ký
hiệu K).
Cấp đất càng cao thì độ tơi xốp càng lớn
Trạng thái tơi xốp cuối cùng: là độ tơi xốp khi đất đã được đầm chặt (ký
hiệu K ).
Độ tơi xốp cùa một số loại đất xem bảng M-3.
Báng độ tới xốp của một số loại đất
Bảng M-3
0

Độ tơi xốp ban đầu K% Độ tơi xốp cuối cùng K„%

Loại đất
Đất cát, sỏi.
Đất dính từ cấp ì - li
Đất đá

8-15
20-30
35 - 45

1-2.5

3-4
10 - 30

Giá sử ta đào Ì khối lượng có thể tích là V nguyên thể, sau khi đào ta sẽ
được một thế tích v đất tơi xốp. Tiếp đó ta đầm chặt số đất đã đào và xác
định thế tích cùa nó là Vị. Thực tế cho thấy dù ta có đầm kỹ đến đâu thì đất
cũng khó đạt được độ đặc chắc như ban đầu như khi nó còn ờ trạng thái
nguyên thế.
0

v
0

Trong thi công đất, việc xác định được độ tơi xốp và độ đầm chặt của đất
có ý nghĩa quan trọng. Nó giúp ta xác định lượng đãi cần thiết giữ lại đế lấp
đất móng và tôn nền. Lượng đất dư cần chuyên khói mặt bàng thi công.
3. Độ dốc mái đất
Là góc lớn nhài cùa mái dốc khi ta đào (với đất nguyên dạng) hoặc khi đổ
đóng (đất đắp) mà khôn" gây sụt lờ (ký hiệu i).
Độ dốc tự nhiên của đất phụ thuộc vào loại đất và trạng thái ngậm nước
của đất. Cụ thế phụ thuộc vào:
+ Góc ma sát tron" của đất (p).
+ Lực đính kết giữa các hạt đất (C).
14


+ Độ ẩm của đất(W).
+ Chiều dày của các lớp đất phía trên.
Độ dốc tự nhiên theo hình M-1

H

li

Hình M-l: Độ dốc của mái đất.
+ Xác định chính xác mái dốc của đất có một ý nghĩa lớn là đám bảo an
toàn trong quá trình thi công công trình đất và làm cho khối lượng đào hoặc
đắp là ít nhất. Các hố đào càng sâu hoặc những khối đắp càng cao thì góc mái
đất càng nhỏ.
+ Những công trình đất vĩnh cửu hoặc những nơi đất xấu dễ bị sụt lở hoặc
ở những độ sâu hay độ cao của những công trình đất lớn thì người ta thường
lấy a < p để đảm bảo an toàn cho thi công và cho công trình.
Khi đào đất tạm thời phải tuân theo độ dốc cho phép ờ bảng M-3. Nếu gọi
m = cotga thì m =—.
H
Độ dốc cho phép của một số loại đạt.
Loại đất
Đất đắp
Đất cát
Cát pha
Đất thịt
Đất sét
Sét khô

Bảng M-3

Độ dốc cho phép i
H=1.5m

H=3m

H=5m

1:0.5
1:0.3
1:0.75
1:0
1:0
1:0

1:1
1:1
1:0.67
1:0.5
1:0.25
1:0.5

1:1.25
1:1
1:0.85
1:0.75
1:0.5
ì :0.5
15


4. Khả năng chống xói lồ
Khả năng chống xói lờ của đất là những hạt đất trong công trình khống bị
dòng nước chảy lôi cuốn đi.

Muốn chống xói lờ thì lưu tốc của dòng nước chảy trên mặt đất không được
lớn hơn một trị số mà ờ đấy những hạt đất bắt đầu bị lôi cuốn đi. Cụ thể là:
Ì- Với đất cát; lưu tốc cho phép là [v]= 0.15 -ỉ-0.8 /sec.
m

2- Với đất sét chắc: M = 0.8 * 1.8 /sec.
m

3- Với đất đá: [v] = 2.00 +3.50 /sec.
Những tính chất nói trên của đất có ảnh hường trực tiếp đến độổn định
của công trình bằng đất.ở các đáy hố móng, nền công trình, mái dốc đào
hoặc đắp với những đất ướt. đất có độ ngậm nước lớn và đất dễ bị xói lờ thì
thường không chác. khôngổn định và dễ lún.
m

IV. CÁCH XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG ĐẤT
1. Mục đích
- Để biết khối lượng công việc từ đó có giải pháp làm việc theo phương
pháp thủ công hav cơ giới cho phù hợp.
- Đế tính toán nhân lực và máy móc cho việc lập tiến độ thi công.
- Đê xác định giá thành công trình trong giai đoạn thi công đất.
2. Nguyên tắc tính
- Nguyên tắc tính khối lượng đất là phân thành nhiều khối có dạng hình
học đơn giản rồi cộng những khối lượng đó lại.
- Khỏi lượng đài được xác định ngav trên bản vẽ công trình đất.
- Khi thi công đào đất ngoài thực địa thì cách tính khối lương bang cách
đo tự nhiên.
3. Công thức tính
3.1. Tính khói lượng hòi móng tập trung
Chiều dài và chiều rộng cùa mặt đáy hố móng phải lớn hơn kích thước mặt

bằng công trình xây dựng khoảng từ 2 đến 3.5m (thực tế thường lấy thêm từ
1.2 đến Lim.)
16


Hình M-2
Khối lượng hố móng có mặt trên và mặt dưới hình chữ nhật tính như sau:
phân thành các hình lăng trụ và các hình tháp đế tính thể tích rồi cộng dồn cả
lại(xem hình M-2). Ta có:
V = axbxH +
công thức tổng quát là:

H(d - b)a
2

+

H(c - a)b
——•
2

Ì
+lH(d-b)(c-a);Từdórútra
3

H
V = —[ab + (a + c) (b + d) + cd]
6

Trong đó ta có:

a,b - chiều dài và chiều rộng mặt đáy.
c,d - chiều dài và chiều rộng mặt trên.
H - chiều sâu cùa hố móng.

3.2. Tính khôi lượng những công trình đất chạy dài
Những công trình đất chạy dài như nền đường, đê, đập, bờ kênh.
Để tính khối lượng đất, ta chia công trình thành đoạn, mà mỗi đoạn nằm
giữa hai mật cắt ngang có tiết diện F| và F cách nhau một đoạn dài L. Thể
tích giữa hai mặt cắt đó được tính theo công thức:
2

V - hlh ì

V =

XL
2
Trong đó: Fj - diện tích mặt cắt có chiều cao là H[.
F - diện tích mặt cắt có chiều cao là H .
2

2

ĐẠI HỌC THÁI NGƯYL:;
TRUNG TẲMJ1ỌC LIỆU

1 7


Hình M-3

- Các công thức tính tiết diện ngang của công trình đài chạy dài. Xét tiết
diện ngang của những công trình đất chạy dài, ta có các truồng hợp sau đây:
3.2.1. Trường hợp mật đất nằm ngang và bằng phang
Tiết diện n°ang ờ đâv được xác định theo công thức:
F = h( ) với B tính như sau đây: B = b + 2.m.h. Do đó, công thức
trên được xác định là:

F =h(b + m.h)

3.2.2. Trường hợp mặt đất dốc nghiêng và phang: Tiết diện ngang ở
đây được xác dinh theo cóng thức sau
hi + h
F =b
2

Nếu ta có mái dốc khác nhau (như m, và m ) thì ta sẽ thay trị số m vào
2

m +m
công thức trẽn với m =
t

18

2

;

Wứ0t\

Chiều rộng ở đây được tính như sau:
B = V (b + niịhị + m h ) + Chị - h )
2

2

2

2

2

Nếu hị và h chênh lệch nhau không nhiều lắm (chừng 50cm) thì ta dùng
công thức đơn giản để xác định B là:
2

B = b + rnihị + m h
2

2

Câu hỏi ôn tập
Câu 1: Việc phân cấp đất đá dựa trên cơ sỏ nào?
Câu 2: Nêu các tính chất cơ bản của đất và ảnh hưởng của các tính chất đó đến thi
công đất.
Câu 3: Các công thức cơ bản tính khối lượng đất đào, đắp.

19

Chương Ì
GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU

Mục tiêu:
Trang bị những kiến thức cơ bản về nền đất yếu và các biện pháp kĩ thuật thõng
dụng để gia cố nền đát yếu.
Nội dung tóm tắt:
Phạm vi sử dụng và kĩ thuật thi công gia cố nền đất yếu bằng biện pháp đệm cát,
bấc thấm, cọc đất, cọc xi măng đất và cọc tre.
ì. XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BANG ĐỆM CÁT
Gia cố nền đất yếu bằng đệm cát nhằm mục đích:
- Giảm chiều sâu chôn móng.
- Giảm áp lực cùa nhà hoặc công trình truyền xuống nền đất yếu tới trị số
mà nền đất có thế tiếp thu được áp lực ấy.
- Đám bảo cho công trình lún đều vàổn định nhanh chóng do nước trong
đất được thoát ra theo đường ngắn nhất vào đệm cát.
1. Phạm vi sử dụng
Phạm vi sử dụng của đệm cát là chiều dày lớp cát không quá lo mét. Nếu
chiều sâu này quá lớn thì vì vấn đề kinh tế mà nên chọn loại móng khác. Dưới
đất có nước lưu chuyển cũng hạn chếdùng đệm cát vì lý do cát có thế trôi theo
dòng nước mà chân móng giám chịu lực.
Đệm cát là phương pháp gia cố nền đất yếu rất có hiệu qua. trước năm
1990 sử dungở nước ta khá nhiều. Nhà khách số 10 Lê Thạch. Hà Nội cũng
xử lý nền cát hạt trung với chiều dày đến 6 mét. Gần đây do phương án cọc
20


thi công nhanh hơn và giá cát hạt trung đắt nên phương pháp này ít dùng.
Phương án này khá tin cậy về chất lượng nền nếu có lớp đất sét trên mặt coi

như vòng vây quây kín lớp cát. Nên triển khai thực hiện phương án này rộng
rãi khi điều kiện cho phép.
Ở những vùng sẩn cát mà đất yếu, sử dụng biện pháp này, đất cố kết nhanh
và gia cố nền đất yếu có hiệu quả. Công nghệ này thích hợp cho nhà có số
tầng từ 6 tầng trở xuống trong điều kiện nền đất yếu.
2. Quy trình thi công
Nếu tại khu vực xây dựng, ngay trên mặt có lớp đất hữu cơ hoặc đất đắp
yếu thì đáng lẽ phải chôn móng xuống một chiều sâu khá lớn, người ta có thể
dùng giải pháp kinh tế hơn , đó là việc thay thế lớp đất yếu bằng đệm cát. Kích
thước đệm cát xác định từ điều kiện là lớp đất tự nhiên bên dưới có thể tiếp
thu được áp lực truyền xuống.
Kích thước đáy đệm cát được xác định từ điều kiện là: áp lực do móng công
trình và trọng lượng đệm cát truyền xuống lớp nằm dưới đệm cát không lớn
hơn cường độ tiêu chuẩn của nền đất đó và sự ổn định của nền được đảm bảo.
Chiều dày đệm cát được tính toán sao cho độ lún của đệm cát và độ lún của
các lớp đất yếu nằm dưới phải nhó hơn độ lún giới hạn của móng công trình.
Việc thi công đệm cát sao cho độ chặt đạt được khá lớn để có thể loại trừ
được độ lún không cho phép của móng. Khi thi công đệm cát trên mực nước
ngầm, cát được rải thành từng lớp 15 ~ 20cm , từng lớp phải được đầm chặt
mới rải lớp tiếp theo. C ó thể sử dụng đầm lãn (xe lu) hoặc đầm nện (đầm
chày) hoặc đầm thủy chấn động cho toàn chiều dày của đệm. Độ chặt đạt được
phải là 1,65 ~ 1,7 tấn/m . Nếu cát được đổ vào hố móng khô, dùng phương
pháp đầm lãn hoặc đầm nện thì sau khi rải mỗi lớp lại tưới nước kỹ mới đầm.
Nên dùng cát hạt trung hoặc cát hạt to để làm đệm cát.
Với những công trình có chiều dài lớn đặt trên nền đất sét bão hoa ở trạng
thái nhão có chiều dày nhỏ hơn 6 mét có thể thi công theo phương pháp đẩy
trồi đất yếu. Phương pháp này có thể được mô tả như sau: tại khu vực xây
dựng, đắp dải đất cao hơn cao trình thiết kế của nền từ 5 đến 6 mét. Do tác
dụng của trọng lượng dải đất đắp đó, đất yếu bị đẩy trồi ra hai bên. Khi lớp
đất bị đẩy trồi không dày lắm, chi từ 3 ~ 4 mét, lượng vật liệu đắp có thể xác

định gần đúng bằng khối tích đất bị đẩy trồi. Nếu khu vực xây dựng được cấu
3

21


tạo bằng các lớp trầm tích dạng phân lớp, đát kẹp ờ giữa là đất sét ờ trạng thái
nhão hoặc dẻo mềm thì phải sử dụng các biện pháp để ngăn ngừa sự sụp đổ
của dải đất đắp.
Khi cần xây các công trình có trọng lượng lớn trên các trầm tích sét yếu
và bùn, ngoài mục đích tăng nhanh quá trình cố kết, đệm cát còn dùng để nén
chặt nền bùn bằng trọng lượng bản thân của nó. Khi nén chặt đất bùn, cần đổ
cát sao cho kết cấu của bùn khỏi bị phá hoại.
Chiều rộng đệm cát được xác định sao cho sựổn định cùa công trình được
đảm bảo và khoảng gấp 5 — 6 lần chiều rộng móng.
Đế đầm chặt cát rờiở trạng thái đất đắp hoặc à trạng thái tự nhiên, có thể
dùng cách đầm chấn động tầng mặt hoặc dùng phương pháp thủy chấn động.
Khi dùng phương pháp đầm bề mặt, máy đầm được sử dụng là máy
chuyên dùng đầm bề mặt nhưng có thể đầm sâu được từ 0,50 đến 1,50 mét.
Loại máy này đầm cát hoặc á cát.
Bảng Ì -1
Bảng kích thước đầm chấn động bề mại
Diện tích đáy quả đầm ( m )
2

Áp lực
đơn vi
(t/m )

0,25

Cát bão hoa

0,3-0,4

0.25

1,0

3.0

5,0

Cát ẩm

0,6-1,0

0,4

1,5

4,5

-

Đất sét

1,0-2,0

0,6

2,0

-

-

Loại đất

0,5

1,0

1,5

2

Chiều dày lớp đất được dầm (m)

Khi chọn kích thước quả đầm cùa máy đầm chấn động bề mát có thể tham
khảo số liệu ghi trong bảng 1-1.
l i . TĂNG TỐC Độ CỐ KẾT NEN BẰNG BÁC THẢM
1. Khái niệm
Làm tăng tốc độ cố kết đất yếuỏ nền dùng phương pháp bấc thâm còn gọi

22


là thoát nước theo chiều đứng. Đặc trưng chính của nền đất yếu là tính biến
dạng cao và khả năng chịu tải thấp. Nhiều công trình đường đê, đập xây dựng

trên nền đất yếu có độ lún từ 30% đến hem 50% chiều cao đất đắp. Độ lún này
lại xảy ra trong khoảng thời gian dài cùng với hiện tượng lún không đều khiến
cho có thể làm nút gãy hay sụp đổ cả công trình, gây hậu quả xấu.
Việc làm ổn định nền đất bằng các biện pháp thoát nước thẳng đứng được
áp dụngở nơi đất bão hoa nước và yếu như sét, bùn sét. Các loại đất này có đặc
điểm là cốt đất yếu và có thể tích rỗng lớn thường chứa đẩy nước (nước lỗ rỗng).
Khi có tải trọng công trình tác dụng lên nền đất yếu thì sẽ có thể xuất hiện độ
lún rất lớn . Các độ lún này là nguyên nhân của những sự cố nghiêm trọng khác.
Bất cứ sự tâng tải nào cũng có thể làm tăng áp lực nước lỗ rỗng và trong
các loại đất không thấm thì nước này thoát ra rất chậm từ nơi có áp lực cao.
Hơn nữa, áp lực nước lỗ rỗng đã bị tăng cao này có thể gây mất ổn định đất
dẫn đến phá hoại mái dốc.
Nguy cơ mấtổn định cũng ảnh hưởng tới mức độ an toàn của nền đất đắp.
Một hệ thống thoát nước thẳng đứng sẽ cho phép tăng nhanh quá trình rút nước
lỗ rỗng và loại bỏ nguy cơ mấtổn định trượt, tạo điều kiện đắp được nền cao.
Các biện pháp nhân tạo làm thoát nước nhanh kết hợp với việc chất tải
trước là một biện pháp xử lý nền làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất
có hệ số thấm nhỏ như đất sét, bùn sét v.v.... Như vậy giảm được nguy cơ lún
không đều, đặc biệt là đảm bảo cho phần lún xuất hiện hết trong giai đoạn
đang thi công, sau đó đến giai đoạn sử dụng thì trị số độ lún tiếp theo chi còn
là rất nhỏ hoặc hầu như bằng không.
Trước đây, chúng ta đều biết rằng có nhiều biện pháp cải tạo đất yếu như
làm cọc cát, giếng cát v.v... Chúng được áp dụng tuy trường hợp cụ thể và đã
đem lại nhiều thành công trong lĩnh vực địa kỹ thuật. Trong khoảng 20 năm
gần đây, khắp thế giới đã và đang phát triển các loại bấc thấm nhựa chế sẵn.
2. Quy trình thi công bấc thấm
Nền đất sình lầy, đất bùn và á sét bão hoa nước nếu chí lấp đất hoặc cát lên
trên, thời gian để lớp sình lầy cố kết rất lâu kéo dài thời gian chờ đợi xây dựng.
Cắm xuống đất các ống có bấc thoát nước thẳng đứng làm thành lưới ô với
khoảng cách mắt lưới ô là 500 ~ 700mm. Vị trí ống có bấc nằmở mắt lưới. ống

thoát nước có bấc thường cắm sâu khoảng 18-22 mét đến hết lớp đất yếu.
23